Помогите решить задачу: Плоская квадратная рамка из медной проволоки со стороной а = 62,8 см помещена в однородное магнитное поле с индукцией B = 0,2 Тл так, что линии индукции перпендикулярны плоскости рамки. Какое количество теплоты выделится в рамке, если ее преобразовать в кольцо? Площадь сечения проволоки S = 2 мм2. Считать, что во время преобразования рамки At = 2 с количество теплоты выделялось равномерно.

Физика 11 класс Электромагнетизм физика задача по физике магнитное поле медная проволока теплота преобразование рамки площадь сечения индукция квадратная рамка электрический ток Новый

Для решения данной задачи нам необходимо определить, какое количество теплоты выделится в медной проволоке рамки при преобразовании ее в кольцо. Для этого воспользуемся законом Джоуля-Ленца, который описывает выделение теплоты при прохождении электрического тока через проводник.

Шаг 1: Определение сопротивления проволоки

Сопротивление проволоки можно найти по формуле:

R = ρ * (L / S),

где:

• R — сопротивление проволоки, Ом;
• ρ — удельное сопротивление меди (приблизительно 1,68 * 10^(-8) Ом·м);
• L — длина проволоки, м;
• S — площадь сечения проволоки, м².

Длина проволоки L равна периметру квадратной рамки:

L = 4 * a = 4 * 0,628 м = 2,512 м.

Площадь сечения S равна 2 мм², что в метрах будет равно:

S = 2 * 10^(-6) м².

Теперь подставим значения в формулу для сопротивления:

R = 1,68 * 10^(-8) * (2,512 / (2 * 10^(-6))) ≈ 0,0212 Ом.

Шаг 2: Определение силы тока

Сила тока I в рамке может быть найдена по закону Фарадея о электромагнитной индукции:

ε = -dФ/dt,

где ε — электродвижущая сила (ЭДС), Ф — магнитный поток.

Магнитный поток Ф равен:

Ф = B * S_рамки,

где S_рамки — площадь рамки:

S_рамки = a² = (0,628)² = 0,394 m².

Теперь подставим значения:

Ф = 0,2 Тл * 0,394 м² = 0,0788 Вб.

Так как рамка преобразуется в кольцо за время Δt = 2 с, то ЭДС будет равна:

ε = ΔФ/Δt = 0,0788 / 2 = 0,0394 В.

Теперь мы можем найти силу тока:

I = ε / R = 0,0394 / 0,0212 ≈ 1,86 А.

Шаг 3: Определение выделившейся теплоты

Количество теплоты Q, выделившееся в проводнике, можно найти по формуле:

Q = I² * R * Δt.

Подставим все известные значения:

Q = (1,86)² * 0,0212 * 2 ≈ 0,158 Дж.

Ответ: При преобразовании квадратной рамки из медной проволоки в кольцо выделится приблизительно 0,158 Дж теплоты.